古交地层.doc

1.3西山煤田古交矿区地质条件1.3.1地层区内出露地层从东部到西部依次为奥陶系中统上马家沟组、峰峰组，石炭系中统本溪组，石炭系上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组，上统上石盒子组及石千峰组，三叠系下统刘家沟组。现根据地层出露情况结合钻孔揭露资料由老到新简叙如下：1.3.1.1奥陶系中统(02) 为含煤地层之基盘，评价区东部有小面积的峰峰组地层出露，与上履地层呈平行不整合接触。上马家沟组(02s)：钻孔揭露厚度为60.92m，其岩性为：下部为泥灰岩、白云质泥灰岩夹石膏层。上部为石灰岩及白云质石灰岩，裂隙溶洞发育、含水性强。峰峰组(02f)：钻孔所见厚度113.52m。按其岩性可分为上下两段：（1）下段：为泥灰岩、角砾状泥灰岩，夹石膏层或于层理及裂隙中充填次生石膏。 (2)上段：为厚层状石灰岩，质较纯，坚硬，有时夹有泥灰岩和白云质灰岩。露头见到豹皮状石灰岩。1.3.1.2. 石炭系(C)中统本溪组(C2b)以山西式铁矿和G层铝土矿为底，平行不整合于下伏岩层之上，厚度变化较大，厚14.8349.58m，平均27.21m。按岩性本组可分为铁铝岩段和半沟段：(1)铁铝岩段：主要为浅灰色，具鲕状结构、贝壳状断口的铝土岩(G层铝土)和黄褐色的山西式铁矿残留于奥陶系之上，厚薄不等。(2)半沟段：主要由灰黑色泥岩、砂岩、砂质泥岩及24层深灰色薄层状石灰岩组成，含l3层煤线。上统太原组(C3t)以晋祠砂岩(K1)之底连续沉积于本溪组之上。由石灰岩、泥灰岩，灰黑色泥岩、砂质泥岩、砂岩、粉砂岩，黑色炭质泥岩和611层煤组成。为评价区内主要含煤地层之一，含可采煤层4层，其中8、9号煤层为稳定煤层，6、7号煤为较稳定煤层。全组厚76.00113.06m，平均88.32m。1.3.1.3二叠系(P)下统山西组(Pls) 自北岔沟砂岩底(K5)至骆驼脖子砂岩(K6)底，与太原组连续沉积，为本评价区另一主要含煤地层。由砂岩，粉砂岩、砂质泥岩、及黑色泥岩和8层煤组成。全组厚34.3588.34m，平均63.59m。砂岩露头处多被铁质浸染，泥岩、砂质泥岩层理不发育，多风化成菱形碎块。与太原组地层岩相区别明显。下统下石盒子组(Plx) 自K6砂岩底至K8砂岩底，与下伏山西组连续沉积。在评价区的东部山坡上广泛出露。全组厚79.39183.82m，平均129.26m。根据岩性不同可分为上下两段： (1)下段：自K6砂岩底至K7砂岩底。厚29.09106。15m，平均68.84m。底部K6砂岩为细至粗粒石英长石砂岩，泥质或钙质胶结。厚0.8020.70m，平均6.29m，其上为灰色、灰绿色泥岩、砂质泥岩及砂岩互层，下部夹不稳定薄煤线及粘土泥岩。 (2)上段：从K7砂岩底至K8砂岩底。厚50.2875.67m，平均60.42m。以底部黄绿、灰绿色中粗粒砂岩(K7)与下伏地层分开。K7砂岩坚硬，钙质胶结，厚4.8027.31m，平均10.68m。其上常以灰绿、黄绿色砂岩、砂质泥岩互层、夹紫色、黑色泥岩。顶部有一铝质泥岩，具鲕状结构，在露头处常被风化成紫红色或桃红色，俗称“桃花泥岩”，是很好的辅助标志层。上统上石盒子组(P2s)自K8砂岩底至Kl0砂岩底，与下伏地层连续沉积，全组厚400m左右，评价区内广泛出露，按其岩性组合特征分为上下两段： (1) 下段：自K8砂岩底至K9砂岩底，厚163.30191.21m，平均174.66m。K9砂岩为含砾粗中粒砂岩，结构疏松，孔隙度大，厚4.5625.24m，平均10.60m，其上为灰绿色砂质泥岩及中、细粒砂岩互层，顶部泥岩中夹有一层扁豆状锰铁矿结核，品位低，无经济价值。 (2)上段：从K9砂岩底至K10砂岩底，厚190.00230.00m，平均210.00m, K9砂岩为黄绿色、灰绿色砂砾岩、粗细粒砂岩，成分以石英为主，含长石及少量燧石，钙质或泥岩胶结，厚2.7016.00m，平均10.00m。其上为杂色砂质泥岩与灰绿色中粗粒砂岩互层。以砂岩中含肉红色长石为特征区别于下段地层。中上部含有12层，呈透镜状分布的锰铁矿。上统石千峰组(P2sh) K10砂岩底至Kll砂岩底。厚100.00138.00m，出露于评价区西部，与上石盒子组连续沉积。K10砂岩为紫红色中、粗粒砂岩或砂砾岩，成分以石英为主，大型板状层理，其上为紫红色中厚层状，细粗粒石英长石砂岩与紫红色砂质泥岩互层。泥岩中含23层结核状、扁豆状淡水灰岩。1.3.1.4三叠系下统刘家沟组(T1L)K11砂岩底开始，来见顶。评价区西部边界附近有零星出露，受风化剥蚀地层不全，庙前山山峰周围只残留其下部地层，最厚150m左右。K11砂岩为暗紫色含砾粗砂岩，砾石多为石英、长石及硅质岩屑，泥质胶结，与下伏地层连续沉积，厚10.00m左右，其上由砖红色、紫红色细粒砂岩、薄中厚层状、紫色、紫红色粉砂岩互层，夹有紫红色砂质泥岩。1.3.1.5 第四系(Q)不整合于基岩之上，分布在山坡及沟谷两侧，厚030m。中、上更新统(Q2十3)下部为红色土，含25层钙质结核。上部为黄色土，垂直节理发育。呈帽状分布于山顶或山坡上。厚025m。全新统(Q4) 分布于河谷、沟谷中，为近代冲积物，由各时代基岩砾石、卵石及砂土组成。厚05m。详见煤系地层综合柱状图1.3。1.3.2 地质构造 受新华夏系泰山式压扭性断裂的影响，本区构造形迹西部受马兰向斜山大断裂（风声河断层、圪僚沟断层），南部受杜儿坪断裂带，北部受赛庄王封断裂的制约。地层总体走向为北西南东，向南西倾斜，倾角312，一般为5左右。区内主要构造分述如下：1.随老母磺厂赛庄断层由随老母村南经土圈头磺厂村、赛庄、北道村东消失于黄土覆盖层中，为一南东盘下降的正断层，走向北6580，断距为3065m，断层全长12km。2.玉门沟断层从风声河起经大虎峪玉门坑口七里沟至后毛儿沟逐渐消失。为一北西盘下降的正断层，走向北7080东，倾向北西，倾角5484，断距为1830m，断层全长4km。3.杜儿坪断层东起杜儿坪矿井田，切四达沟及小虎峪沟下游，经牛头咀村南，偏桥沟村南，切庙前山及峪道川南山至并尖沟村南消失，全长约15.4km，断层走向北东4565，倾向北西，倾角6075，断距10155m。4.风声河断层自西铭井田山边切玉门沟口，为正断层，倾向南东，切四达沟后消失，断距525m。5.石千峰向斜走向大致北40东转向南55西，轴部出露大部分为石千峰地层，并构成石千峰山，两翼倾角大致对称，一般28，向斜轴弯曲延伸，沿倾斜方向缓急相间，开阔平缓。6.南峪背斜轴向北北西转向南南西，呈一向东弯曲的弧形，轴长约2000m，两翼大致对称，倾角510。7.马圪台背斜位于马圪台村北，轴向北60东转向南40西，呈一向北西弯曲弧形，轴部出露上石盒子组地层，两翼倾角48，延伸长5000余米，大致与石千峰向斜平行。1.3.3新构造运动与地震本区的新构造运动主要特点是山丘区不断上升，盆地相对下降，在全区共分为两个构造运动区。上升运动与断裂伴生区：因盆地两侧断裂活动，使西部山区不断上升，形成陡峻的中低山地形。相对沉降区：主要为太原盆地，盆地内地形具有不对称性，阶地不发育。区域地处太原断陷盆地西侧，历史记载为地震区域。据山西省地震资料记载，曾发生过多次地震，最烈者为1038年（宋仁宗景佑四年）忻、代、并三州发生的7.25级地震。其中在太原市及其附近阳曲、太谷、榆次、寿阳、盂县、交城、文水、祁县、清源等县共死亡1890人；忻州死亡19742人，伤5655人，牲畜死亡5万头；代州死亡759人。1368年清源、徐沟一带发生过6级地震，虽无人死亡，但有屋倒人伤。1983年前后太原市所发生的地震烈度最高为5级，1989年1月河西一带发生过4.8级地震，但无人员伤亡。据山西省地震局（78）省震字第29号文，该区地震基本烈度为度。1.3.3水文地质1.3.3.1地下水含水岩组类型本区地下水按照含水介质特征、地下水位埋深以及地下水动力特征可划分为三个含水岩组，即碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组；碎屑岩类裂隙孔隙含水岩组；松散岩类孔隙含水岩组。1.碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组厚500m左右，其地下水的补给来源为大气降水及北部汾河水的渗入，水位标高在799924m左右，单位涌水量0.000453.13L/s.m，一般常见值在0.6210.9 L/s.m。根据岩性和沉积旋回可划分为三个含水岩组，每个组的下段都有泥灰岩或泥灰岩石膏带所构成的隔水层，因此形成三个相对独立的含水岩组，即下马家沟组、上马家沟组、峰峰组，其中上马家沟组为本区最主要的含水岩组，含水丰富。奥灰地下水属西山岩溶水系统。岩溶水在西山煤田北部及西部主要接受大气降水及河谷冲积层潜水入渗补给，由西北向东南径流，一部分于晋祠泉排泄，一部分通过边山断裂带排向太原盆地孔隙水系统。2. 碎屑岩类裂隙含水岩组 主要含水层为石炭系砂岩、石灰岩及二叠系、三叠系砂岩。按其埋藏条件分为裂隙潜水、裂隙承压水。裂隙潜水含水层为基岩分化壳，一般含水微弱，据勘探水文试验资料，单位涌水量为0.000780.091 L/s.m，渗透系数0.0060.442m/d，地下水位随地形而变化，其补给来源为大气降水。由于沟谷发育，沟深坡陡，裂隙潜水很容易排泄，沟底常见下降泉，但水量甚少。裂隙承压水主要赋存于石炭、二叠系的砂岩及石灰岩中，其富水程度差异很大，富水性及水位取决于含水层的埋藏条件、地质构造及地形条件，由石炭系太原组往上到二叠系下石盒子组，其单位涌水量逐渐变小，据勘察水文试验资料，太原组单位涌水量为0.000192.66 L/s.m，一般常见值为0.00120.065 L/s.m，山西组单位涌水量为0.00040.07 L/s.m，一般常见值为0.00120.0348L/s.m，下石盒子组单位涌水量为0.000120.0648L/s.m，一般常见值为0.00110.358L/s.m。裂隙承压水的补给来源主要是大气降水，其次为裂隙潜水。3. 松散岩类孔隙含水岩组近代沉积层分布于较大河谷、沟谷中，由于面积小、厚度薄又直接接受大气降水等补给条件的影响，水量极不稳定。1.3.3.2地下水补、径、排特征本区地下水主要接受大气降水补给。地下水的径流与地表水基本一致，即山区、丘陵区汇入盆地，由盆地上游排向下游。由于地下水分布与埋藏条件的差异，其补给、径流、排泄条件亦不相同。该区岩溶水的补给主要是接受大气降水的入渗及汾河段地表径流的渗漏，大气降水入渗量的大小取决于碳酸岩盐裸露面积、岩溶裂隙发育程度、降水量及地形和植被状况。碳酸岩盐裸露区，多为植被稀少，岩石裸露，风化较强烈，裂隙发育，除大雨、暴雨外，一般不产生地表径流。1.3.4 地形地貌 太原西山矿区位于吕梁山脉东翼，总体成中山地区，局部高山。区内山高坡陡，沟壑纵横，沟谷深切多呈V字形。缓坡及低山地区有荒土，陡坡岩石裸露，山体多由石炭系、二叠系砂岩、页岩和第四系黄土组成。最高点庙前山1865.8米，其次石千峰1772.7米，最低点1057.7米，最大相对高差808.1米，一般高差为300米左右。主峰石千峰与庙前山组成西北东南向的分水岭，南侧主要沟谷呈放射状向东、南、西多向分布，北侧以北西西沟谷平行汇入汾河。1.3.5 煤层区域内煤层埋藏稳定，属近水平煤层，厚度58136m。自上而下各煤层分述如下： 01煤距K8砂岩很近，评价区大片尖灭，见煤点厚度0.000.40m，一般为0.22m。本层属不可采不稳定煤层。02煤 位于山西组上部，上距K6砂岩约6m。区内东部和中北部大片尖灭，见煤点厚度0.172.15m，平均0.61m，厚度多小于1.00m。常夹一薄层夹石为其特征。可采范围极小，零星可采的不稳定煤层。03煤零星分布不可采，见煤点厚度0.000.70m，平均0.40m，厚度多小于本层属不可采不稳定煤层。1煤 位于山西组上部，上距03煤约5m，下距2煤4m左右。见煤点厚度0.201.10m，平均0.55m，评价区内厚度多小于0.5m，可采区位于评价区东部，可采面积5.3km2。不含夹石，结构简单。顶板多为砂质泥岩、泥岩，少数为中细粒砂岩及粉砂岩。底板为细粒砂岩、砂质泥岩，局部为中粒砂岩、粉砂岩及泥岩。本层属局部可采的不稳定煤层。 2煤(九尺煤)位于山西组中部，上距骆驼脖砂岩(K6)30m左右，下距3煤层约9m，煤厚1.024.67m，平均2.86m。总体来看，东部厚，西部薄，厚度变化明显。西部厚度多小于2m。一般不含夹石，局部含12层，厚度多小于0.3m，岩性为泥岩或炭质泥岩，结构简单。顶板多为砂质泥岩、泥岩，局部为中细粒砂岩、粉砂岩，底板为中细粒砂岩、砂质泥岩，局部为泥岩、粉砂岩和炭质泥岩。本层属评价区稳定可采煤层。3上煤位于山西组中部2煤层下。局部存在，分布于评价区西部，见煤点厚0.001.40m，平均0.33m。3煤(十八尺煤) 位于山西组下部，北岔沟砂岩之上，马家滩砂岩之下，西部有几片尖灭区，大部不可采。东部煤层发育较好，厚度大于3m，稳定可采。西部煤层变化较大，尖灭和冲刷情况明显，据统计，冲刷尖灭面积11.1km2，不可采面积8.4km2。见煤点厚0.206.40m，平均2.64m。从评价区来看，该煤层属不稳定局部可采煤层。含夹石04层，一般为单一结构，局部含14层夹石，夹石厚0.030.60m，一般小于0.30m，结构较复杂。顶板为砂质泥岩、泥岩、砂岩或粉砂岩，有时具炭质泥岩伪顶，底板多数为砂质泥岩或泥岩，局部为砂岩、粉砂岩或炭质泥岩。4、5煤4煤层属河漫滩沉积，位于北岔沟砂岩之上，5煤层属于湖沼沉积，位于北岔沟砂岩之下，L6灰岩之上。这两层煤属于不稳定较复杂结构煤层，4煤层见煤点厚度0.000.51m，平均0.33m，见煤点厚度0.001.35m，平均0.58m，零星分布连不成片，为不可采煤层。6煤(七尺煤) 位于太原组上部，L5石灰岩与L4石灰岩之间，下距7煤层11.00m，煤厚变化大致是北薄南厚，东西两边薄，中间厚。见煤点厚0.303.75m，平均1.71m，煤厚多在13m之间，以中厚煤层为主。含夹石03层，厚0.020.79m，一般小于 0.30m，岩性为炭质泥岩或泥岩。顶板为砂质泥岩或泥岩，局部为钙质泥岩或L5石灰岩，有时具炭质泥岩伪顶。底板为砂质泥岩或泥岩，局部为中细粒砂岩、粉砂岩或炭质泥岩。本层属大部可采的较稳定煤层。7煤(下三尺)位于太原组中